北京西城区2021届高三上学期期末考试 物理试题

北京市西城区2020—2021学年度第一学期期末试卷

高三物理 2021.1

本试卷共8页，共100分。考试时长90分钟。考生务必将答案写在答题卡上，在试卷上作答无效。

第一部分（选择题 共48分）

一、单项选择题（本题共12小题，每小题3分，共36分。）

1. 有关运动与相互作用的关系，下列说法正确的是

A. 一个物体速度向东，则其受合力一定向东

B. 一个物体速度越大，则其受合力一定越大

C. 一个物体受合力为0，则其速度一定为0

D. 一个物体受合力越大，则其速度变化一定越快

2. 如图1所示，用手握住长绳的一端，t = 0时刻在手的带动下A点开始上下振动，其振动图像如图2所示，则以下四幅图中能正确反映t1时刻绳上形成的波形的是

3．如图所示，用理想变压器为一个“6V、12W”的小灯泡L供电，变压器原副线圈的匝数之比为2:1。闭合开关S，小灯泡恰好正常发光。则下列说法中正确的是

A．变压器原线圈中的输入电压为3V

B．变压器原线圈中的输入电流为2A

C．变压器原线圈中的输入功率为24W

D．变压器副线圈中的输出功率为12W A

图1 t x

0 t1

图2

A B C D A A

A A

L S ~

2

4.

若已知地球质量为M，万有引力常量为G，将地球视为半径为R、质量均匀分布的球体，忽略地球自转影响，仅由这些信息不能．．计算出

A. 地面附近的重力加速度

B. 地球的第一宇宙速度

C. 同步卫星距地面的高度

D. 近地卫星绕地球做圆周运动的周期

5. 伽利略曾设计过一个斜面实验：让小球沿一个斜面从静止开始向下运动，小球将“冲”上另一个斜面；减小第二个斜面的倾角，重复实验，直至斜面最终变为水平。右图是现代所做的伽利略斜面实验的频闪照片（组合图）。几次实验中小球都从同一位置释放，且频闪照相的频闪频率相同，有关小球在斜面a、b上的运动说法正确的是

A. 小球在斜面a、b上运动越来越慢，主要是摩擦作用的影响

B. 小球在斜面a上运动的距离较短，因此小球在斜面a上运动的平均速度较小

C. 小球在斜面b上的影像个数较多，表示小球在斜面b上运动的时间较长

D. 频闪照片中相邻的两个影像间的距离越大，表示这两个影像间的运动时间越长

6．水上滑翔伞是一项很受青年人喜爱的水上活动。如图1所示，滑翔伞由专门的游艇牵引，游客可以在空中体验迎风飞翔的感觉。为了研究这一情境中的受力问题，可以将悬挂座椅的结点作为研究对象，简化为如图2所示的模型，结点受到牵引绳、滑翔伞和座椅施加的三个作用力F1、F2和F3，其中F1斜向左下方，F2斜向右上方。若在游艇牵引下游客做匀速运动，则

A. F1可能大于F2

B. F2一定大于F3

C. F1和F2的合力可能大于F3

D. F2和F3的合力方向可能沿水平向右

7. 如图所示，一辆装满石块的货车在平直道路上行驶。货箱中石块B 的质量为m，重力加速度为g，在货车以加速度a加速运动位移x的过程中，下列说法正确的是

A. 周围与石块B接触的物体对它的作用力的合力大小为mg

B. 周围与石块B接触的物体对它的作用力的合力大小为ma

C. 周围与石块B接触的物体对它的作用力的合力做功为max F2

F1 F3

图2 a

b

B 图1

3 D. 周围与石块B接触的物体对它的作用力的合力做功为22mgax

8. 右图表示某电场等势面的分布情况。将某一试探电荷先后放置在电场中的A点和B点，它所受电场力的大小分别为FA、FB，电势能分别为EPA、EPB，下列关系式正确的是

A. FA > FB B. FA < FB

C. EPA > EPB D. EPA < EPB

9. 如图所示，在一沿南北方向水平放置的直导线正下方有一小磁针。在导线中通有某一方向电流，小磁针静止时N极指向西偏北方向，由此可推断

A. 此时导线中的电流方向为由北向南

B. 若导线中通有相反方向的电流，小磁针静止时N极将指向东偏南方向

C. 若将小磁针放置到导线正上方，小磁针静止时N极仍指向西偏北方向

D. 若将导线中的电流增大，小磁针N极将略向西偏转

10. 右图所示的闭合电路中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数U、电流表的示数I、干电池的输出功率P都会发生变化。以下四幅图中能正确反映P- U、P- I关系的是

11. 如图所示，U形金属框架竖直放置在绝缘地面上，框架的上端接有一电容器C，金属框架处于水平方向的匀强磁场中。将一电阻为R的金属棒MN从一定高度处由静止释放，下落过程中金属棒方向始终平行于地面，且与金属框架接触良好。忽略金属棒与金属框架之间的摩擦，在金属棒由静止开始下落的过程中，以下说法正确的是

A. 金属棒做自由落体运动

B. 电容器左侧极板将带上正电荷

C. 电容器储存的电能等于金属棒减少的重力势能

D. 金属棒减少的机械能大于电容器储存的电能

b

0V A

B e

15V d

10V c

5V

P

I P

I O P

O U U O P

A B C D O R A

V 北

C

B M N

4

5

12. 以煤作燃料的工厂、电站，每天排出的烟气带走大量的煤粉，不仅浪费燃料，而且严重地污染环境，利用静电除尘可以消除烟气中的煤粉。右图为静电除尘的原理示意图，除尘器由金属管A和悬挂在管中的金属丝B组成，A和B分别接到高压电源的两极，它们之间有很强的电场，空气中的气体分子被强电场电离成为电子和正离子。正离子被吸引到B上，得到电子，又成为分子。电子在向正极运动的过程中，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，吸附到正极上，最后在重力作用下，落入下面的漏斗中。有关这一物理情境下列说法正确的是

A. 空气分子在距离金属丝B越近的地方越容易被电离

B. 带上负电的煤粉在向A运动的过程中做匀变速运动

C. 带上负电的煤粉在向A运动的过程中其运动轨迹为抛物线

D. 带上负电的煤粉在向A运动的过程中其电势能增大

二、多项选择题（本题共4小题，每小题3分，共12分。每小题全部选对的得3分，

选对但不全的得2分，有选错的得0分。）

13. 如图所示，在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水，水中放一个由蜡做成的小圆柱体R。R从坐标原点以速度

v0＝0.02m/s匀速上浮的同时，玻璃管沿 x轴正方向做初速度为0的匀加速直线运动。测出 t 时刻R的 x、y 坐标值分别为0.25m和0.10m。则此时

A. 玻璃管的速度的大小为 0.05m/s

B. 玻璃管的加速度的大小为 0.02m/s2

C. 蜡块的运动轨迹方程为2250xy

D. 蜡块的运动轨迹方程为2850xy

14. 一种用磁流体发电的装置如图所示。平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束含有大量正、负带电粒子的等离子体，沿图中所示方向喷入磁场。图中虚线框部分相当于电源，A、B就是电源的两极，则下列说法正确的是

A．用电器中的电流方向从C到D

B．带负电的粒子受洛伦兹力向上

C．若只增强磁场，发电机的电动势将增大

D．若将发电机与用电器断开，A板积累的电荷会一直增多 A 用电器 B 等离子体 C

D x/m y/m

6

15. 下图为某种锂电池充电过程中电池电压、充电电流随时间变化的图像。根据图像，可以做出的正确推断是

A. 该锂电池的电动势约为4.2V

B. 该锂电池的充电电压可能小于4.2V

C. 充电的1.0~3.0小时内，电池充入的电荷量为1000mA·h

D. 若该锂电池的容量为1400mA·h，则整个充电过程中，锂电池增加的电能不超过5.88W·h

16. 2020年7月23日，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器，在中国文昌航天发射场，应用长征五号运载火箭送入地火转移轨道。火星距离地球最远时有4亿公里，最近时大约0.55亿公里。由于距离遥远，地球与火星之间的信号传输会有长时间的时延。当火星离我们最远时，从地球发出一个指令，约22分钟才能到达火星。

为了节省燃料，我们要等火星与地球之间相对位置合适的时候发射探测器。受天体运行规律的影响，这样的发射机会很少。为简化计算，已知火星的公转周期约是地球公转周期的1.9倍，认为地球和火星在同一平面上、沿同一方向绕太阳做匀速圆周运动，如图所示。

根据上述材料，结合所学知识，判断下列说法正确的是

A. 地球的公转向心加速度小于火星的公转向心加速度

B. 当火星离地球最近时，地球上发出的指令需要约3分钟到达火星

C. 如果火星运动到B点，地球恰好在A点时发射探测器，那么探测器将沿轨迹AC运动到C点时，恰好与火星相遇

D. 下一个发射时机需要再等约2.1年 0 1.0 2.0 3.0

4.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0

200 400 600 1000

充电电流（mA）

电池电压（V）

时间（小时） 0 0 800 电池电压

充电电流

太阳 A

C 火星

地球 B

7

第二部分（非选择题 共52分）

三、计算论述题（本题共5小题。解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。解题过程中需要用到，但题目中没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的，答案中必须写出数值和单位。）

17. （9分）

滑板是年轻人喜欢的运动项目。滑板爱好者及滑板总质量m = 60kg，以v0 = 2.0m/s的初速度沿斜坡匀加速滑下，斜坡的倾角θ = 30°，经t = 4.0s的时间下滑位移x = 40m到达坡底。将人和滑板整体看作质点，设其在下滑过程中所受阻力的大小不变，重力加速度g取10m/s2，求下滑过程中

（1）滑板及人的加速度的大小a；

（2）滑板及人受到的阻力的大小f；

（3）滑板及人受到的重力的冲量大小I。

18. （9分）

某一质谱仪原理如图所示，区域Ⅰ为粒子加速器，加速电压为U1；区域Ⅱ为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d；区域Ⅲ为偏转分离器，磁感应强度为B2。一质量为m，电荷量为+q的粒子，初速度为0，经粒子加速器加速后，该粒子恰能沿直线通过速度选择器，由O点沿垂直于边界MN的方向进入分离器后做匀速圆周运动，打在P点上。忽略粒子所受重力，求

（1）粒子进入速度选择器的速度v；

（2）速度选择器的两极板电压U2；

（3）OP之间的距离。

19. （10分）

如图1所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度为L，一端连接阻值为R的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。电阻为r的导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度大小为v。导轨的电阻可忽略不计。

（1）求回路中的感应电流I和导体棒两端的电压U；

（2）通过公式推导证明：导体棒向右匀速运动t时间内，拉

力做的功W等于电路获得的电能W电；

（3）若要使回路中不产生感应电流，在导体棒运动的过程中，磁感应强度B应随时间t变化。设t = 0时刻磁场的磁感应强度大小为B0，请在图2中作出相应的B- t图像，并R M